Основные характеристики ABS-пластика

О чем речь? АВS-пластик представляет собой синтетический материал, в основе производства которого лежат три компонента: акрилонитрил, бутадиен и стирол. Отсюда, собственно, и название – по первым буквам этих мономеров.

Где используется? Благодаря физическим и химическим свойствам АВS-пластик востребован в разных сферах: автомобилестроении и медицине, изготовлении бытовых приборов и электронных устройств. Также он является одним из самых популярных материалов для 3D-печати.

Общее описание АВS-пластика

Эта разновидность пластика отличается непрозрачностью, гладкостью и глянцевым внешним видом, в изначальном виде имеет белый или бежевый оттенок. Поверхность легко полируется, хорошо окрашивается, поэтому можно выпускать изделия любых цветов.

Благодаря необычному сочетанию компонентов в составе АВS-пластик имеет уникальные свойства.

• Акрилонитрил (CH₂=CHCN). Это вещество делает пластик стойким к температуре, прочным и невосприимчивым к воздействию масел и кислот. Однако он может разрушаться под влиянием полярных растворителей.
• Бутадиен (CH₂=CH-CH=CH₂). Данное вещество проникает в состав полистирола в виде маленьких частиц. Материал становится вязким и гибким.
• Стирол (CH₂=CH-C₆H₅). Элемент, который делает пластик жестче, тот обретает глянцевую поверхность и легко перерабатывается.

Обычно в составе пластика этого типа содержится около 40-60 % стирола, 5-30 %бутадиена и около 15-35 % акрилонитрила.

Физические и химические свойства АВS-пластика

К физическим свойствам материала из АВS-пластика относят:

• Ударостойкость. За счет высокой ударной вязкости пластик не разрушается при механическом вмешательстве.
• Прочность на растяжение. Имеет достаточно высокий уровень пластичности, в диапазоне 30-50 мегапаскалей, в зависимости от марки. Это дает широкий спектр применения в быту и в технике.
• Жесткость. Плохо поддается деформации и трудно сгибается.
• Твердость. Имеет высокую износостойкость, на нем практически не появляются царапины.
• Температура плавления. Данный вид пластика не имеет определенной температуры плавления, однако у него есть диапазон, при котором материал размягчается. Температура стеклования составляет примерно 105 °C. Если превышен данный порог, материал становится эластичным. Его можно использовать при показателях от – 40 °C до + 80…90 °C. Перерабатывать же нужно при температуре от 220 до 260 °C.
• Электроизоляция. Материал имеет прекрасные диэлектрические свойства.
• Низкое водопоглощение. Во влажной среде изделие не меняет форму и не теряет свойства.
• Плотность. Имеет невысокую плотность от 1.04-1.06 г/см³, поэтому изделие из такого пластика легкое.

Читайте также!

Синтетические полимеры: виды, свойства и безопасность

Подробнее

Химические свойства:

• Устойчивость перед химическими веществами. Пластик не боится водных растворов щелочи, соли, кислоты, не восприимчив к маслам и смазкам.
• Растворимость. Материал можно разрушить, если растворить его в ацетоне, толуоле или ксилоле, а также в хлорированных углеводородах по типу дихлорэтана. Это нужно, чтобы использовать метод холодной сварки при склеивании деталей из ABS-пластика.
• Устойчивость к условиям в окружающей среде. Под солнечными лучами теряет механические свойства и может пожелтеть. Чтобы применять на открытой местности нужно использовать специальные покрытия с УФ-фильтрами.

Если модифицировать этот вид пластика с помощью различных добавок, это влияет на возможности его эксплуатации. К примеру, добавляют стекловолокно для прочности, антипирены для огнестойкости, стабилизаторы ультрафиолета для невосприимчивости к прямым солнечным лучам. Все это позволяет использовать пластик в более некомфортным условиях.

Технологии производства АBS-пластика

Производят АВS-пластик при помощи процесса синтеза мономеров, которые берутся из нефтехимического сырья. Каталитическая аммонизация пропилена позволяет получить акрилонитрил, а бутадиен берется из экстрактов нефтяных фракций.

Производство стирола возможно при дегидрировании этилбензола. После получения мономеров происходит процесс полимеризации, который возможен при использовании одного из методов – эмульсионного или суспензионного.

Первый способ включает три этапа: полимеризация бутадиена для образования латекса, сополимеризация стирола и акрилонитрила с прививкой к полибутадиену, затем получают сополимер, который сушат.

Второй способ предполагает получение суспензии с частицами полимера. Во ходе процесса задействуют катализаторы, регуляторы молекулярного веса и катализаторы. Это влияет на конечные свойства пластика.

Как только завершена полимеризация, материал собирают в гранулы, из которых потом делают АВS-пластик нужной формы с помощью различных технологий: литья под давлением, экструзии, формирования при помощи вакуума или 3D-печати. Можно добавить различные добавки, чтобы получить определенные параметры жесткости, гибкости и прочности.

Выделяют и другие способы получения пластика. К примеру, это массовая полимеризация, когда для мономеров не используют растворитель. Конечно, продукт получается чистым, но и управляться с ним нелегко. Также иногда смешивают несколько веществ в расплаве, например, каучук и пластик. Метод позволяет без труда получить нужные свойства.

Читайте также!

Промышленный дизайн: виды, разработка и прототипирование

Подробнее

На заводах пластик продается в гранулах или листовой. Первый нужен для производства деталей, а второй берут для крупных заводов. Листовой ABS пластик больше подходит для производств, например, бытовой техники, автомобилей, мотоциклов и других трудно устроенных вещей.

Бывает пластик в виде тонкой нити, его называют филаментом. Он задействован в печати на 3D-принтере, чтобы по слоям собирать нужные детали.

Марки АВS-пластика

В зависимости от главного свойства марки пластика делят на такие группы:

• Ударопрочные марки АВS-пластика (High-Impact). Наиболее часто встречающиеся марки, которые имеют баланс прочности, ударной вязкости и жесткости. Показатель прочности на растяжение – около 35-45 Мпа. К видам этих марок относят ABS-0803, ABS-0805, Novodur® H (LG Chem), Terluran® GP-22 (INEOS Styrolution).
• Высокопрочные/жесткие марки (High-Strength / High-Rigidity). Здесь можно выделить большое содержание стирола или акрилонитрила. Это позволяет пластику быть жестким и термостойким, что уменьшает его устойчивость перед ударами. Однако материал довольно упругий, до 50 Мпа и выше, имеет высокую стойкость перед температурой. К маркам относят ABS-1005, ABS-1010, Terluran® HI-10, Lustran® ABS 248.
• Сверхударопрочные марки (Super-High-Impact). В составе много бутадиенового каучука, это делает материал прочным, термостойким и вязким. Даже при низких температурах он не теряет форму, не ломается и не раскалывается при сильных ударах. К маркам относят ABS-1210, ABS-121H, Novodur® P2H-AT, Polylac® PA-756.
• Термостойкие марки (Heat-Resistant). Этот тип пластика имеет в составе больше акрилонитрила. Это позволяет увеличить температуру плавления до 105-120 °C (против 85-95 °C у обычных марок). Примеры: ABS-1515, ABS-1510, Terluran® HH-106, Lustran® ABS 446.
• Экструзионные марки (Extrusion Grade). Их производят с помощью технологии переработки экструзионным методом.

У расплава хорошая стабильность, это позволяет делать материал качественным, например, листовой АВS-пластик получают без всяких изъянов. Также обладает высокой вязкостью расплава и небольшим напряжением ориентации. Выделяют такие марки: ABS-0803Э (экструзионный), Novodur® E-AT.

• Пожаростойкие марки (Flame-Retardant). В составе находятся бромированные или безгалогенные антипирены, это дает возможность уберечь материал от горения. Входят в класс горючести V-0 по UL94. Затухают, как только огонь погасили. Но при этом у них не так развиты механические свойства, как у других составов. Относятся марки ABS-0808ФР, ABS-0803ФР, Terluran® KR-2882 G5 (V-0), Polylac® PA-765B.
• Прозрачные марки (Transparent). Обычно АВS-пластик не отличается прозрачностью, он белый, так как имеет особую структуру. Здесь же используется метод совмещения стирол-акрилонитрильного сополимера, куда добавляют совместитель для однородности. Этот пластик отличает сверхпропускаемая способность, при том он сохраняет прочность перед ударами. Примеры марок: Terluran® CL, Novodur® T.
• Марки для гальваники (Plating Grade). Их создали, чтобы в дальнейшем нанести на поверхности хром или никель. В составе находятся добавки, которые не дают металлу проникать в плоскость пластика. Данный вид очень стойкий перед химическими соединениями, поэтому на нем прекрасно лежит любая металлическая поверхность. К маркам относят ABS-121HP (Galvano), Lustran® ABS 448.
• Марки для 3D-печати. Чаще всего используют нити из АВS-пластика. Они могут быть простыми или содержать вещества для большей пластичности. По сравнению со стандартным пластиком материал более удобен для создания деталей, на поверхности при изготовлении не появляются царапины, его легко шлифовать или склеивать ацетоном.

Чтобы подобрать марку, нужно определиться с видом продукта и свойствами материала.

Сферы применения АВS-пластика

Бытовые товары

АВS-пластик используется при производстве оргтехники, бытовых приборов. В быту применяется регулярно. Это могут быть полки, коробки, шкафы, фурнитура мебели, украшения, дверные ручки. Также задействуют для изготовления спортивных принадлежностей и инвентаря для сада и огорода.

Товары для детей

Пластик безопасного класса регулярно используют при производстве детских игрушек. Важно отметить, что именно из этого типа пластика выпускают «Лего», самый знаменитый в мире конструктор, а также все его аналоги. Данный материал нетоксичен, с игрушками из него спокойно могут играть дети разных возрастов.

Продукция для пищевой промышленности

Активно применяется в пищевой промышленности за счет своей химической устойчивости. Данный пластик не такой гибкий, как остальные, поэтому не используется при производстве упаковочных материалов.

Читайте также!

Термопласты: что это такое, виды, применение

Подробнее

Зато прекрасно подойдет для выпуска полимерной посуды, только нужно выбрать правильный вид, потому что у обычного ABS-пластика не самая высокая устойчивость к температуре. Для контактирования с горячей пищей и поверхностями применяют обработанную специальными составами структуру, которая устойчива к нагреванию.

Детали для автомобилей и бытовой техники

Из него делают бамперы, радиаторные решетки для авто, приборные панели и пластиковую обшивку для машин и бытовых приборов.

Детали для электронных устройств

Лучше всего подходит при производстве корпусов для мониторов, клавиатур и принтеров. Материал прекрасно защищает электронную составляющую приборов, к тому же обладает легкостью и изолирующими свойствами.

Изделия для медицинской сферы

АВS-пластик применяют для производства медицинских устройств, которые не нужно стерилизовать. Например, выпускают корпуса мониторов оборудования, инструменты, упаковки для лекарств. Нельзя применять при изготовлении имплантов или предметов, контактирующих с кровью.

3D-печать

Популярное направление печати на 3D-принтерах, для изготовления берут гранулы или специальные нити.

Важно отметить, что материал подходит при производстве вещей из-за своей термопластичности, из него легко изготавливают изделия разных размеров и форм за счет широкого диапазона температур плавления.

Плюсы и минусы АВS-пластика

Положительные стороны применения разных типов ABS-пластика:

• Хорошо восприимчив к ударам, имеет запас прочности, довольно жесткий.
• Легкий, имеет низкую плотность.
• Идеально подходит для литья, его легко обрабатывать, склеивать и красить.
• Устойчив перед химическими составами, не боится масел, кислот и щелочей.
• Недорогой и широко применяется.

Отрицательные стороны ABS-пластика:

• Плохо переносит прямые солнечные лучи, теряет прочность на открытой местности.
• Подвержен воздействию ацетона и подобных растворителей.
• Хорошо горит, нужно использовать термостойкую версию для сохранения структуры, например, ABS-FR.
• Нельзя использовать в жаркую погоду. Температура плавления АВS-пластика 90°C.

Важно сравнить все плюсы и минусы, перед тем как определиться, стоит ли использовать пластик при производстве изделий.

Часто задаваемые вопросы об ABS-пластике

Чем АВS лучше других видов пластика?

Многое зависит от условий и области применения. По некоторым параметрам данный материал уступает поликарбонату, он не такой термостойкий и не выдержит температуру более 130 градусов, также у него не такая сильная ударопрочность.

Зато материал дешевле, легок в обработке. Он более жесткий и не уступает по химической устойчивости полипропилену, имеет лучшую поверхность. Если сравнить с полистиролом, то последний менее прочный и хуже сопротивляется ударам, на нем чаще образуются трещины.

Какой вред здоровью наносит АВS-пластик?

В быту его используют повсеместно, он безопасен для организма человека, если применяется в домашних условиях при невысокой температуре. Именно термическая обработка делает его небезопасным. При нагревании, во время литья он выделяет органические соединения, которые раздражают дыхательные пути и слизистые.

АВS является пищевым видом пластика?

Классическая разновидность не применяется при производстве в пищевой промышленности. Нужно выбирать специальные марки пластика, которые подготовлены для контакта с едой. У них имеются нужные сертификаты.

Долго ли прослужат изделия из ABS-пластика?

В эксплуатации эта разновидность прослужит долго, от пяти до десяти лет материал не теряет свойства, если его беречь от солнечных лучей и правильно использовать.

ABS-пластик является надежным и широко применяемым в промышленности материалом. Он состоит из ударопрочного термопластичного сополимера и за счет уникальных свойств активно используется во многих отраслях.

Источник изображения в шапке: rawpixel.com / freepik.com